C#线程系列讲座(1)：BeginInvoke和EndInvoke方法

开发语言：C#3.0

IDE：Visual Studio 2008

本系列教程主要包括如下内容：

1.  BeginInvoke 和EndInvoke 方法

2.  Thread 类

3.  线程池

4.  线程同步基础

5.  死锁

6.  线程同步的7 种方法

7.  如何在线程中访问GUI 组件

一、线程概述

在操作系统中一个进程至少要包含一个线程，然后，在某些时候需要在同一个进程中同时执行多项任务，或是为了提供程序的性能，将要执行的任务分解成多个子任务执行。这就需要在同一个进程中开启多个线程。我们使用 C# 编写一个应用程序（控制台或桌面程序都可以），然后运行这个程序，并打开 windows 任务管理器，这时我们就会看到这个应用程序中所含有的线程数，如下图所示。

 

如果任务管理器没有“线程数”列，可以【查看】> 【选择列】来显示“线程计数”列。从上图可以看出，几乎所有的进程都拥有两个以上的线程。从而可以看出，线程是提供应用程序性能的重要手段之一，尤其在多核CPU 的机器上尤为明显。

二、用委托(Delegate) 的BeginInvoke 和EndInvoke 方法操作线程

 

在C# 中使用线程的方法很多，使用委托的BeginInvoke 和EndInvoke 方法就是其中之一。BeginInvoke 方法可以使用线程异步地执行委托所指向的方法。然后通过EndInvoke 方法获得方法的返回值（EndInvoke 方法的返回值就是被调用方法的返回值），或是确定方法已经被成功调用。我们可以通过四种方法从EndInvoke 方法来获得返回值。

三、直接使用EndInvoke 方法来获得返回值

    当使用 BeginInvoke 异步调用方法时，如果方法未执行完， EndInvoke 方法就会一直阻塞，直到被调用的方法执行完毕。如下面的代码所示：

using  System;
using  System.Collections.Generic;
using  System.Linq;
using  System.Text;
using  System.Threading;

namespace  MyThread
{
     class  Program
    {
         private   static   int  newTask( int  ms)
        {
            Console.WriteLine( " 任务开始 " );
            Thread.Sleep(ms);
            Random random  =   new  Random();
             int  n  =  random.Next( 10000 );
            Console.WriteLine( " 任务完成 " );
             return  n;
        }

         private   delegate   int  NewTaskDelegate( int  ms);
             
        
         static   void  Main( string [] args)
        {
            NewTaskDelegate task  =  newTask;
            IAsyncResult asyncResult  =  task.BeginInvoke( 2000 ,  null ,  null );

            //  EndInvoke方法将被阻塞2秒
             int  result  =  task.EndInvoke(asyncResult);           
            Console.WriteLine(result);
        }
    }
}

    在运行上面的程序后，由于newTask 方法通过Sleep 延迟了2 秒，因此，程序直到2 秒后才输出最终结果（一个随机整数）。如果不调用EndInvoke 方法，程序会立即退出，这是由于使用BeginInvoke 创建的线程都是后台线程，这种线程一但所有的前台线程都退出后（其中主线程就是一个前台线程），不管后台线程是否执行完毕，都会结束线程，并退出程序。关于前台和后台线程的详细内容，将在后面的部分讲解。

    读者可以使用上面的程序做以下实验。首先在Main 方法的开始部分加入如下代码：

Thread.Sleep(10000);

    以使Main 方法延迟10 秒钟再执行下面的代码，然后按Ctrl+F5 运行程序，并打开企业管理器，观察当前程序的线程数，假设线程数是4 ，在10 秒后，线程数会增至5 ，这是因为调用BeginInvoke 方法时会建立一个线程来异步执行newTask 方法，因此，线程会增加一个。

四、使用IAsyncResult asyncResult属性来判断异步调用是否完成

    虽然上面的方法可以很好地实现异步调用，但是当调用 EndInvoke 方法获得调用结果时，整个程序就象死了一样，这样做用户的感觉并不会太好，因此，我们可以使用 asyncResult 来判断异步调用是否完成，并显示一些提示信息。这样做可以增加用户体验。代码如下：

static   void  Main( string [] args)
{
    NewTaskDelegate task  =  newTask;
    IAsyncResult asyncResult  =  task.BeginInvoke( 2000 ,  null ,  null );
 
     while  ( ! asyncResult.IsCompleted)
    {
        Console.Write( " * " );
        Thread.Sleep( 100 );
    }
     //  由于异步调用已经完成，因此， EndInvoke会立刻返回结果
    int  result  =  task.EndInvoke(asyncResult);           
    Console.WriteLine(result);
}

    上面代码的执行结果如下图所示。

 

由于是异步，所以“*”可能会在“任务开始”前输出，如上图所示。
五、使用WaitOne方法等待异步方法执行完成

    使用WaitOne方法是另外一种判断异步调用是否完成的方法。代码如下：

static   void  Main( string [] args)
{
    NewTaskDelegate task  =  newTask;
    IAsyncResult asyncResult  =  task.BeginInvoke( 2000 ,  null ,  null );

     while  ( ! asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne( 100 ,  false ))
    {
         Console.Write( " * " );              
    }

     int  result  =  task.EndInvoke(asyncResult);
    Console.WriteLine(result);
}

    WaitOne 的第一个参数表示要等待的毫秒数，在指定时间之内，WaitOne 方法将一直等待，直到异步调用完成，并发出通知，WaitOne 方法才返回true 。当等待指定时间之后，异步调用仍未完成，WaitOne 方法返回false ，如果指定时间为0 ，表示不等待，如果为-1 ，表示永远等待，直到异步调用完成。

六、使用回调方式返回结果

    上面介绍的几种方法实际上只相当于一种方法。这些方法虽然可以成功返回结果，也可以给用户一些提示，但在这个过程中，整个程序就象死了一样（如果读者在 GUI 程序中使用这些方法就会非常明显），要想在调用的过程中，程序仍然可以正常做其它的工作，就必须使用异步调用的方式。下面我们使用 GUI 程序来编写一个例子，代码如下：

private   delegate   int  MyMethod();
private   int  method()
{
    Thread.Sleep( 10000 );
     return   100 ;
}
private   void  MethodCompleted(IAsyncResult asyncResult)
{
     if  (asyncResult  ==   null )  return ;
    textBox1.Text  =  (asyncResult.AsyncState  as  
    MyMethod).EndInvoke(asyncResult).ToString();
}

private   void  button1_Click( object  sender, EventArgs e)
{

    MyMethod my  =  method;
    IAsyncResult asyncResult  =  my.BeginInvoke(MethodCompleted, my);
}

    要注意的是，这里使用了BeginInvoke 方法的最后两个参数（如果被调用的方法含有参数的话，这些参数将作为BeginInvoke 的前面一部分参数，如果没有参数，BeginInvoke 就只有两个参数了）。第一个参数是回调方法委托类型，这个委托只有一个参数，就是IAsyncResult, 如MethodCompleted 方法所示。当method 方法执行完后，系统会自动调用MethodCompleted 方法。BeginInvoke 的第二个参数需要向MethodCompleted 方法中传递一些值，一般可以传递被调用方法的委托，如上面代码中的my 。这个值可以使用IAsyncResult.AsyncState 属性获得。

    由于上面的代码通过异步的方式访问的form 上的一个textbox ，因此，需要按ctrl+f5 运行程序（不能直接按F5 运行程序，否则无法在其他线程中访问这个textbox ，关于如果在其他线程中访问GUI 组件，并在后面的部分详细介绍）。并在form 上放一些其他的可视控件，然在点击button1 后，其它的控件仍然可以使用，就象什么事都没有发生过一样，在10 秒后，在textbox1 中将输出100 。

七、其他组件的BeginXXX 和EndXXX 方法

    在其他的.net 组件中也有类似BeginInvoke 和EndInvoke 的方法，如System.Net.HttpWebRequest 类的BeginGetResponse 和EndGetResponse 方法，下面是使用这两个方法的一个例子：

 

private   void  requestCompleted(IAsyncResult asyncResult)
{
     if  (asyncResult  ==   null )  return ;
    System.Net.HttpWebRequest hwr  =  asyncResult.AsyncState  as  System.Net.HttpWebRequest;
    System.Net.HttpWebResponse response  =  
(System.Net.HttpWebResponse)hwr.EndGetResponse(asyncResult);
    System.IO.StreamReader sr  =   new  
System.IO.StreamReader(response.GetResponseStream());
    textBox1.Text  =  sr.ReadToEnd();
}
private   delegate  System.Net.HttpWebResponse RequestDelegate(System.Net.HttpWebRequest request);

private   void  button1_Click( object  sender, EventArgs e)
{
    System.Net.HttpWebRequest request  =  
    (System.Net.HttpWebRequest)System.Net.WebRequest.Create( " http://www.cnblogs.com " );
    IAsyncResult asyncResult  = request.BeginGetResponse(requestCompleted, request);     
}